LKB1在子宫内膜癌中的研究进展

王金娜 肖巍

子宫内膜癌(endometrial carcinoma)是一组发生在子宫内膜的上皮性恶性肿瘤，腺癌为最多见的类型，在世界范围内其病发率呈升高趋势，且患病年龄逐渐趋于年轻化[1]，目前其发病机制尚未十分明确。人们普遍认为子宫内膜癌可分为两个亚型：I型最常见的亚型，好发于围绝经期妇女，通常与雌激素过度刺激子宫内膜，致子宫内膜异常增生有关，此型预后良好；相反，II型较少见，多影响老年女性，其发病与雌激素无明确关系，恶性程度较高，且预后较差。随着对基因分子的深入研究，人们逐步认识到子宫内膜癌发生、发展与原癌基因激活、抑癌基因失活具有密切关系，其中抑癌基因LKB1的失活可能是其重要原因之一，因此深入探寻该基因在子宫内膜癌中的作用机制不仅可为其早期诊断提供重要理论依据，而且也为子宫内膜癌的靶向治疗提供新的思路和方法。

一、LKB1的生物学特性

人类肝激酶B1(liver kinase B1，LKB1)是由STK11编码的一种高度保守的丝氨酸/苏氨酸激酶，位于染色体19p13.3上，普遍表达于胚胎和成人健康组织中，在成人上皮细胞和睾丸的精细管中表达程度最高[2]，但成人组织中其表达普遍低于胚胎组织，其基因突变会导致常染色体显性遗传性疾病Peutz-Jeghers综合征(PJS)的发生[3]。PJS患者发生肺癌、胃肠道及女性生殖系统等上皮性恶性肿瘤的风险相对较高[4]。LKB1蛋白包含10个外显子，由N-端和C-端的调节域以及位于中间的蛋白激酶结构域组成，当蛋白激酶结构域改变时会导致大多数LKB1基因发生突变；而两侧调节域中则包含可使LKB1发生磷酸化的多个位点。内源性LKB1蛋白主要通过两种复合体结构来调节其激酶活性及其稳定性：一方面，通过酵母双杂交原理和哺乳动物细胞的亲和纯化分析发现，LKB1与STRAD和MO25两种蛋白结合形成LKB1-STRAD-MO25(liver kinase B1，STE-related adaptor protein，mouse protein 25)异源性三聚体复合物，而STRAD可以通过改变LKB1的活化构象，诱导LKB1从细胞核向细胞质的转移[5]，从而激活LKB1激酶的活性，而MO25是一种40 kDa的支架蛋白，直接与STRAD α 羧基末端的保守的Trp-Glu-Phe序列结合，能够显著增强STRAD与LKB1的结合能力，并进一步刺激LKB1激酶活性；另一方面，LKB1还可以与热休克蛋白90(HSP90)及CDC37结合形成LKB1-HSP90-CDC37复合物，后者对稳定细胞质中的LKB1起着重要作用。此外，最近研究发现LKB1-HSP90-CDC37复合物可抑制LKB1激酶活性。因此，LKB1-STRAD-MO25和LKB1-HSP90-CDC37两种复合物都能稳定胞质中LKB1，并对LKB1活性具有调节作用，但二者对LKB1激酶活性调节表现出相互拮抗关系[6]。LKB1基因主要定位于细胞核中，细胞质中其含量相对较少，然而正是细胞质中少部分LKB1发挥其生物学功能。研究发现，LKB1在能量代谢，细胞周期、细胞增殖，细胞凋亡以及细胞侵袭和转移等[7]多种过程中，具有不同的生物学功能，其失活将导致多种恶性肿瘤的发生[8]。

二、LKB1抑癌机制

1.调节细胞能量代谢

研究认为，PJS患者罹患恶性肿瘤与LKB1突变导致细胞能量代谢异常有关[9]。LKB1可通过调节其下游效应器AMP依赖性蛋白激酶(AMPK)活性来影响细胞能量代谢。AMPK是机体调节细胞能量最主要的传感器[10]，在正常情况下，机体内AMPK处于失活状态，但当AMP/ATP比值升高时，AMP诱导AMPK构象改变，从而使其苏氨酸Thr172位点被LKB1磷酸化并激活，AMPK激活后负向调节mTOR的活性，而mTOR是调节细胞代谢和生长的主要分子，其活性降低能够对ATP的消耗过程例如蛋白质合成、细胞生长和增殖等起到抑制作用，从而降低能量消耗[11]。LKB1-AMPK通路还可以通过降低乙酰辅酶A羧化酶活性，下调丙二酸单酰辅酶A(Malonyl-CoA)活性，从而激活细胞中的肉毒碱棕榈酰基转移酶1，最终促进脂肪酸进入线粒体中进行β氧化反应以维持细胞能量平衡。 SIRT1是监测NAD+/NADH比值的另一种能量感受器，AMPK还可与SIRT1作用，激活代谢相关的转录因子FoxO1，FoxO3和PGC-1α，最终影响能量代谢。

2.阻断细胞周期，抑制细胞增殖

据报道，LKB1基因能够通过活化AMPK来阻断细胞周期、抑制细胞增殖[12]。当组织处于缺氧状态时，LKB1-AMPK信号传导通路活性增强，抑制结节性硬化症2形成，从而负向调控mTORC1，而mTORC1能够上调缺氧诱导因子1的表达，最终抑制肿瘤细胞增殖。在肿瘤细胞中，AMPK激活剂(如二甲双胍)也通过激活AMPK，抑制mTOR活性，从而抑制慢性炎症和细胞应激状态，抑制合成代谢[13]，最终诱导细胞周期阻滞并显著抑制细胞生长。LKB1也可以通过转化生长因子β(TGF-β)信号途径持续磷酸化并激活P53表达，LKB1与细胞核中活化的p53相互作用以稳定体内p53，并且直接或间接激活p53靶基因、CDK抑制剂p21/WAF1，使细胞周期阻滞在G1期，最终抑制细胞增殖[14]。而Scott[15]等研究发现LKB1诱导细胞S-G1期阻滞也可以不依赖于p21和p53作用，但其阻滞能力远不及其与p21及p53相互结合时。另外，研究表明，LKB1还可通过抑制AMPK选择性环氧合酶-2(COX-2)信号传导途径诱导癌细胞周期停滞，并抑制癌细胞生长。据报道，在肺癌细胞中野生型LKB1的过量表达可下调COX-2 mRNA表达水平，而COX-2的过度表达又可以抑制MCF-7细胞中的LKB1活性。因此，结果表明LKB1-AMPK-COX-2信号传导途径抑制癌细胞生长，同时对LKB1又具有负反馈作用。

3.诱导癌细胞凋亡

研究发现，在PJS患者的病变组织中，LKB1通过P53途径诱导细胞凋亡[16]。然而，在胰腺癌细胞中，LKB1诱导的细胞凋亡则是通过p73介导的[17]。此外，LKB1可通过激活JNK通路导致肿瘤细胞凋亡。在骨肉瘤细胞中，肿瘤坏死因子相关的凋亡诱导配体和死亡相关蛋白3在LKB1诱导肿瘤细胞凋亡过程中起着至关重要的作用。最新研究证实，LKB1也能够诱导细胞自噬，但其对癌细胞的调控是一把双刃剑。一方面，自噬在某些情况下可诱导细胞凋亡即II型细胞程序性死亡； 另一方面，自噬在维持癌细胞的生存中也起十分重要作用[18]。低氧及能量缺乏时，LKB1-AMPK信号可被激活，mTOR活性被抑制后细胞自噬作用增强，进而影响细胞凋亡。然而，LKB1调节自噬在癌细胞中是诱导细胞存活还是诱导细胞凋亡可能依赖于细胞类型和肿瘤微环境条件，如代谢应激等。

4.抑制癌细胞侵袭和转移

最新的证据表明LKB1/AMPK途径可以下调TGF-β信号的下游因子，参与肿瘤细胞的侵袭和转移过程，这是恶性肿瘤发展到更高病理级的重要标志。研究者[19]将LKB1过表达质粒转染至人胰腺癌细胞中，发现LKB1通过激活AMPK信号通路抑制癌细胞的上皮间质转化，从而降低细胞迁移侵袭能力；Rhodes[20]等在研究乳腺癌时还发现，乳腺癌细胞的侵袭和转移能力与LKB1过度表达显著降低金属基质蛋白酶1(MMP1)的活性密切相关。Chen[21]等研究显示在肺癌PGCL3细胞中，LKB1可能通过 LKB1/p-mTOR/VEGF途径降低p-mTOR磷酸化水平，进而下调其血管内皮生长因子表达，也可能通过降低MMP9的表达，最终抑制肺癌PGCL3细胞侵袭与转移能力。Gao[22]等研究发现，LKB1缺失导致LKB1/mTOR/HIF-a信号途径被活化，上调赖氨酰氧化酶的表达，继而触发更多的胶原沉积，激活β1整合素通路，重塑细胞外基质微环境，最终增加肿瘤细胞的侵袭能力。

三、LKB1与子宫内膜癌

研究表明，LKB1蛋白在糖尿病发生、发展中发挥着重要的作用[23]，而糖尿病已被确定为子宫内膜癌发病的高危因素[24]，故有学者认为LKB1可能参与子宫内膜癌的发病过程。另外，Li[25]等实验表明，敲除LKB1基因后体内雌激素受体α转录活性增强，导致乳腺癌发生。研究显示，乳腺癌与子宫内膜癌具有相似的病因，如肥胖[26]、雌激素过度刺激等，而LKB1参与脂肪分化及其调节[27]。研究者[28]实验发现，LKB1 信号受损可能是其肥胖发生的重要原因，故可推测LKB1基因表达异常与子宫内膜癌的发生、发展同样具有相关性。随着抑癌基因LKB1在肿瘤研究中的日益深入，越来越多的学者发现在子宫内膜癌中同样存在LKB1的表达缺失、失活及突变等，并参与子宫内膜癌的发生、发展[29]。Contreras[30]等实验发现，53% LKB1-/+雌鼠发生子宫内膜腺癌，并伴有子宫肌层浸润，而纯合子LKB1 100%失活的雌鼠则表现为高侵袭性的子宫内膜癌，其肿瘤细胞短时间内扩散至卵巢、膀胱等邻近器官，证明了LKB1基因在小鼠的子宫内膜癌发生过程中发挥十分重要作用，因此推测其在人类子宫内膜样腺癌中也具有重要意义。王丽红[31]等分别检测正常子宫内膜、非典型增生子宫内膜及子宫内膜样腺癌中LKB1/AMPK/mTOR信号传导通路的表达情况，结果显示，在以上三种组织中LKB1/AMPK表达呈降低趋势，而mTOR的表达逐渐升高，因此认为，LKB1/AMPK/mTOR信号通路异常调控与子宫内膜样腺癌的发生、发展密切相关。特别是在I型子宫内膜癌中LKB1/AMPK/mTOR信号通路异常更为显著[32]。Li[33]等在探索LKB1基因与子宫内膜癌及正常组织的差异表达及该基因与肿瘤微血管密度(MVD)的关系时发现，LKB1 蛋白过表达可以降低MVD，故推测 LKB1 可能通过抑制VEGF表达来抑制肿瘤血管的新生，最终抑制子宫内膜癌的发生、发展，并且该实验还显示LKB1 的表达下调与子宫内膜样腺癌的肌层浸润深度变现为正相关。Co[34]等在研究74例子宫内膜癌组织中LKB1 mRNA蛋白质表达情况时，发现其在癌细胞中显著降低，且肿瘤分化程度越低，其表达越低，证实抑癌基因LKB1缺失与子宫内膜癌发生及其恶性程度密切相关，进一步研究其机制发现LKB1基因转录依赖P53调节，P53可通过与LKB1基因108bp-188bp片段的位点结合，激活LKB1基因启动子，从而调控其下游表达，最终抑制子宫内膜癌产生。Pea[35]等表明LKB1通过改变肿瘤微环境中的基因表达来抑制肿瘤进展，其已经确定LKB1失活导致肿瘤内炎性细胞因子趋化因子配体2(CCL2)的异常，细胞产生自主表达，导致巨噬细胞募集增加，并且显著促进肿瘤的活性。LKB1驱动的子宫内膜癌小鼠模型中CCL2的失活减缓了肿瘤进展并提高了存活率。在人原发性子宫内膜癌中，LKB1蛋白的缺失与肿瘤细胞的CCL2表达增加以及肿瘤微环境中巨噬细胞密度增加密切相关。这些数据表明，CCL2是子宫内膜癌中LKB1丢失的有效效应物，为其治疗机会创造潜在途径。在人类子宫内膜癌中，LKB1表达与肿瘤分级和分期呈负相关，其失活或下调促进女性子宫内膜癌的进展。研究表明LKB1在子宫内膜恶性转化中起重要作用，并且LKB1丢失促进其高度侵入性表型[36]。能量代谢异常、异常增殖和凋亡、侵袭浸润与转移是子宫内膜癌常见的生物学行为，抑癌基因LKB1可能通过LKB1/AMPK/mTOR信号通路影响上述生物学行为抑制子宫内膜癌的发生及发展，对肿瘤产生杀伤作用，但是有关抑癌基因LKB1在子宫内膜癌发生、发展中的详细作用机制，目前尚未明确，仍需进一步研究。

四、小结与展望

近年来，子宫内膜癌的发病率呈逐渐上升趋势，故其又重新获得肿瘤专家及妇科医生的关注，目前其治疗方式主要以手术切除为主，必要情况下辅助放疗、化疗及激素替代治疗等。研究表明，子宫内膜癌的发生与发展是由多种因素如雌激素长期异常刺激、慢性炎性刺激、肿瘤微环境的改变、抑癌基因突变及促癌基因的激活共同参与并相互作用的复杂过程。而抑癌基因LKB1表达下调与子宫内膜癌的发生、发展密切相关，但其详细的作用机制仍未彻底明确，因此深入探索其在子宫内膜癌中的作用机制，期望为子宫内膜癌的早期诊断提供分子标志，并且为靶向治疗提供新的思路和方法，尽可能地改善患者预后并提高患者的生存质量。